2021 Fiscal Year Research-status Report
細胞競合と複製エラーを考慮した低線量・低線量率放射線生物影響の数理モデルの構築
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20K19972
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| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
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Principal Investigator |
内之宮 光紀 一般財団法人電力中央研究所, サステナブルシステム研究本部, 主任研究員 (40784426)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 数理生物学 / 放射線生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高線量・高線量率放射線被ばくでは発がんリスクが高くなることが知られているが、被ばくした総線量が同じであっても、低線量率被ばくの影響は高線量率の被ばくほど大きくないことが明らかになってきている。放射線防護委員会（ICRP）の報告書では幹細胞競合による放射線の影響を受けた細胞の排除が提唱されることでがんの発生が抑えられるという仮説が提唱されている。放射線の影響を受けた細胞（以下、無傷細胞）と受けていない細胞（以下、損傷細胞）が相互作用することで細胞の適応度が決定するという幹細胞競合の特徴を、進化ゲーム理論を基にモデル化した。高線量率の場合にはすべての無傷細胞がすぐに損傷細胞となるため、競合の影響はほぼ無視できるが、低線量率では幹細胞競合によって損傷の蓄積が抑えられる場合があることを示した。
また適応度が相互作用によって決定される場合、近くの個体だけと相互作用するような空間構造を考えた場合には、空間構造がない場合と異なる結果が生じることが知られている。人体でも、細胞は空間的に秩序立って存在しているため、空間構造が競合に与える結果を検証することは幹細胞競合と放射線影響の研究を進める上で有用である。格子空間上に細胞が存在すると仮定し、近くの細胞と相互作用すると仮定して幹細胞競合における空間構造の影響についての解析も行った。あるパラメータ範囲では、空間構造がない場合に比べて、空間構造がある方が放射線の影響がより抑えられることを示した。
以上の結果は、日本数理生物学会などで発表し、現在は学術論文として投稿準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
空間構造のない大域的な幹細胞競合を表現できる数理モデルを構築し、さらに局所的な幹細胞競合を考慮するための格子空間を仮定したモデルも構築することで、2022年度の計画を円滑に進める体制が整った。ここまでの成果は論文としてとりまとめ、投稿準備中である。また、2020年度の研究成果は学術論文として投稿し、現在査読中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２１年度の研究が計画通りに進んでいるため、引き続き計画に従い、局所的な細胞競合モデルの構築と解析を行う。現状は、想定する細胞が2種類であるため、非がん細胞・前がん細胞・がん細胞の少なくとも3種類を想定できるようなモデルの構築を行う。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響によって学会がオンライン開催になったため、旅費の分が未使用となっているが、次年度の論文投稿や参考図書の購入に充てる予定である。
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